600MW旋流超臨界鍋爐爐膛結(jié)焦原因分析及對(duì)策

摘 要：本文針對(duì)某電廠600MW旋流超臨界鍋爐爐膛結(jié)渣從鍋爐煤質(zhì)特性、運(yùn)行、設(shè)計(jì)及檢修質(zhì)量等方面分析該電廠造成鍋爐結(jié)焦的原因，并提出防止鍋爐結(jié)焦的措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐結(jié)焦；危害；原因；措施

1前言

鍋爐結(jié)焦是燃煤電廠經(jīng)常遇到的問題，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行危害很大。近年來，我國(guó)電力建設(shè)突飛猛進(jìn)，新建投產(chǎn)機(jī)組快速增加，煤炭供應(yīng)緊張，為了確保機(jī)組運(yùn)行，不少電廠不得不燃燒非設(shè)計(jì)煤種，電廠對(duì)燃用非設(shè)計(jì)煤種尚缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)，電廠鍋爐爐內(nèi)不同程度的結(jié)渣現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，大渣掉落而砸傷冷灰斗水冷壁管、堵塞排渣口現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，大焦塊掉下時(shí)引起爐膛負(fù)壓波動(dòng)，甚至引起保護(hù)動(dòng)作而MFT。該電廠地處廣東省東部沿海，所需動(dòng)力煤全部外運(yùn)，本機(jī)組設(shè)計(jì)煤種為神華煤，近幾年由于大量火電機(jī)組設(shè)計(jì)使用神華煤，造成了煤源緊張和購(gòu)買價(jià)格的上漲，印尼煤、越南煤、澳大利亞煤顯示出了價(jià)格優(yōu)勢(shì)，該電廠獨(dú)特的地理位置，使外煤成了機(jī)組的一個(gè)很好的煤源，但由此也引起了鍋爐頻繁掉焦，甚至滅火的設(shè)備運(yùn)行事故。

2鍋爐結(jié)渣的機(jī)理

結(jié)渣的形成過程是，在煤粉燃燒過程中，總會(huì)有細(xì)?。?30μm）的灰粒在受熱面表面不斷的沉積，其初期結(jié)構(gòu)松散，厚度在鍋爐運(yùn)行后不久會(huì)趨于相對(duì)穩(wěn)定，只影響煙氣與工質(zhì)的傳熱，不會(huì)破壞鍋爐的正常運(yùn)行。但若這初始積灰層含有鐵、堿金屬的氧化物或硫化物時(shí)，會(huì)形成低熔點(diǎn)的共熔混合物，這種沉積層的結(jié)構(gòu)致密，粘附強(qiáng)度大，會(huì)使沉積灰層厚度逐漸的增加，導(dǎo)致受熱面結(jié)渣。煤粉鍋爐爐膛內(nèi)受熱面的結(jié)渣通常發(fā)生在三個(gè)部位，冷灰斗、燃燒器區(qū)域水冷壁和爐膛上部出口區(qū)域的屏式過熱器等，特別是后兩個(gè)部位更為多見。它們是在一定的條件下形成的，影響因素很多，主要是煤灰成分、爐膛溫度環(huán)境、火焰沖刷受熱面和煙氣還原性氣氛。

3 煤質(zhì)特性對(duì)鍋爐結(jié)渣的影響

不同煤種煤灰的結(jié)渣特性相差甚遠(yuǎn)，主要與灰的化學(xué)成分及其礦巖結(jié)構(gòu)特性有關(guān)，主要包括灰的熔融溫度、灰渣粘溫特性和灰成分。其中灰軟化溫度ST、硅/鋁比SiO2/Al2O3及堿/酸比較好，一般說來，灰的熔融溫度特性中，變形溫度越低，則結(jié)渣性越強(qiáng)，軟化溫度與變形溫度越接近，結(jié)渣性越強(qiáng)；熔渣粘度低的更易濕潤(rùn)受熱面；因此，灰熔融溫度低和熔渣粘度低的煤灰易結(jié)渣?；页煞种蠧aO、MgO、Na2O、K2O與Fe2O3，F(xiàn)eS2的含量高的結(jié)渣性強(qiáng)，其中Na2O、K2O含量高者灰沾污性強(qiáng)；Al2O3和SiO2的含量高的結(jié)渣性就弱。

4該電廠鍋爐結(jié)渣原因分析

摻燒印尼煤期間，#1、2爐多次出現(xiàn)鍋爐掉焦問題，2017年#1、2鍋爐發(fā)生多次掉焦，鍋爐掉焦瞬時(shí)正壓最高達(dá)1196Pa ，由于鍋爐多次頻繁發(fā)生掉大渣，為此我們成立攻關(guān)小組對(duì)掉渣與原因進(jìn)行了分析，主要內(nèi)容如下：

4.1 印尼煤灰熔點(diǎn)較低，通過化驗(yàn)分析，印尼煤灰熔點(diǎn)T2溫度1130℃，屬于強(qiáng)結(jié)焦性煤種，客觀上為鍋爐結(jié)焦創(chuàng)造了條件。

4.2 鍋爐燃煤為塔山或大同優(yōu)混與印尼煤煤混配，大同優(yōu)混煤的灰熔點(diǎn)T2溫度1450℃，兩種配煤的灰熔點(diǎn)是由灰的特性決定的，并不是簡(jiǎn)單的兩種煤的算術(shù)平均值，但一般來講配煤結(jié)果灰熔點(diǎn)要高于低灰熔點(diǎn)煤種，但實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果表明配煤灰熔點(diǎn)T2溫度1130℃與印尼煤一致，因此表明配煤沒有起到提高灰熔點(diǎn)的作用。

4.3 印尼煤的灰分很小，即使體現(xiàn)出強(qiáng)結(jié)焦特性，但由于灰量較小，對(duì)于鍋爐的影響相對(duì)較小，但混配后灰熔點(diǎn)沒有增加，反而大大增加了灰的比例，因此使鍋爐的結(jié)焦量增加。

4.4燃燒灰熔點(diǎn)偏低煤種避免鍋爐結(jié)大焦的方法除加強(qiáng)吹灰外，通過負(fù)荷的升降，爐內(nèi)溫度發(fā)生變化，較大的焦塊會(huì)自然脫落，但由于線路原因，目前兩臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷變化量較小，不利于焦塊的脫落。

4.5 燒印尼煤的多次掉焦，基本上都不是發(fā)生在吹灰過程中，因?yàn)殄仩t結(jié)焦吹灰頻度已經(jīng)加大，從鍋爐掉焦來看，焦相對(duì)疏松，如果在吹灰器吹掃范圍內(nèi)結(jié)焦，完全可以通過吹灰吹落焦塊，而不會(huì)是目前結(jié)大焦自動(dòng)脫落，表明結(jié)焦部位在吹灰器吹掃范圍之外。

4.6 鍋爐運(yùn)行工況的變化和調(diào)整對(duì)爐內(nèi)受熱面的結(jié)渣狀況有相當(dāng)大的影響，對(duì)非設(shè)計(jì)的先天性原因發(fā)生的結(jié)渣，通常可通過燃燒工況的優(yōu)化調(diào)整得到減輕或消除。兩臺(tái)鍋爐長(zhǎng)期左側(cè)溫度偏高（分離器A、B側(cè)），通過多次掉焦前后的參數(shù)變化對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)鍋爐的結(jié)焦部位有很大的一致性：如果說結(jié)焦影響了受熱面的傳熱，那么掉焦參數(shù)穩(wěn)定后應(yīng)該使汽溫的偏差減小，但恰恰相反，掉焦后反而造成偏差增大，而且非常明顯，只能說明火焰偏斜是造成結(jié)焦的主要原因；掉焦前后垂直水冷壁出口A側(cè)溫度基本不變，而掉焦后垂直水冷壁出口B側(cè)溫度明顯升高（升高10～20℃），與其相對(duì)應(yīng)的是A、B側(cè)分離器出口溫度升高近10℃，而C、D側(cè)基本不變。幾次掉焦前后#1、2爐上述幾項(xiàng)參數(shù)的變化表現(xiàn)出明顯的一致性，表明結(jié)焦的部位也基本相同，應(yīng)該可以說明這不是一個(gè)偶然性的問題。由此也可以判定鍋爐結(jié)焦主要集中在爐膛上方偏左墻位置。另外，每次鍋爐掉大焦前，經(jīng)常在低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)后墻水冷壁溫度異常升高。

4.7 關(guān)于鍋爐兩側(cè)燃燒的偏斜問題，無論正常運(yùn)行和掉焦前后蒸汽參數(shù)變化對(duì)比，均反映出爐膛上部左側(cè)溫度偏高，而下部受熱面由于是螺旋水冷壁，溫度高低不好判定。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，基本采取下層四組對(duì)稱布置的燃燒器運(yùn)行，在運(yùn)行方式上造成的偏斜基本不存在，但是下面四組燃燒器分別對(duì)應(yīng)A、B、C、E四套制粉系統(tǒng)，按制粉系統(tǒng)的布局則是明顯偏向右側(cè)，由于輸粉管的長(zhǎng)短不一致，可能會(huì)造成兩側(cè)煤粉分配的偏差，因此可能這就是造成燃燒偏斜的主要因素，雖然這只是一種推斷，但從其它方面目前找不到燃燒偏斜的原因。如果鍋爐燃燒底部右側(cè)強(qiáng)于左側(cè)，容易形成在鍋爐上方煙氣向左側(cè)擠壓，左側(cè)溫度偏高且容易形成結(jié)焦就可以解釋了。

5 對(duì)策研究

5.1運(yùn)行調(diào)整對(duì)策

1） 適當(dāng)增加總風(fēng)量；

2） 調(diào)整一、二次風(fēng)量和風(fēng)速；

3） 改善燃燒器之間風(fēng)粉分配的均習(xí)性；

4） 減小煤粉細(xì)度；

5） 有意識(shí)地減少某些燃燒器的粉量，適當(dāng)減少上排燃燒器粉量，而增加下排燃燒器粉量，以便降低火焰中心，減輕上部水冷壁結(jié)渣，或減少下排燃燒器粉量，以減輕下部水冷壁結(jié)渣；又如墻式燃燒鍋爐，適當(dāng)減少側(cè)邊燃燒器粉量，降低兩側(cè)墻附近的燃燒強(qiáng)度，減輕其結(jié)渣傾向；

6） 加強(qiáng)吹灰；

7） 利用較大幅度降負(fù)荷使結(jié)渣掉落；

8） 必要時(shí)降出力運(yùn)行。

5.2 燃用煤質(zhì)控制，通過來煤控制及燃燒優(yōu)化調(diào)整獲得改善或解決

1）盡最大限度進(jìn)設(shè)計(jì)煤種；

2） 加強(qiáng)進(jìn)煤的檢測(cè)和控制；

3） 摻燒結(jié)渣性弱的煤種，例如印尼煤摻燒塔山煤，并加強(qiáng)混煤，既可在煤場(chǎng)上摻混，有條件時(shí)也可通過輸煤皮帶摻混；

4）也可上煤時(shí)實(shí)施不同煤種燃燒器分層燃燒，印尼煤摻燒塔山煤分層燃燒。也可采用結(jié)渣性強(qiáng)的煤種與弱的煤種交替輪換燃燒，使巳有結(jié)渣在燃燒弱結(jié)渣性煤時(shí)掉落減輕。

6結(jié)論

鍋爐結(jié)焦已成為影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的重要隱患，我們進(jìn)行了分析并采取了對(duì)策，目前鍋爐掉大焦現(xiàn)象基本上得到了控制，但如果從根本上根除結(jié)焦現(xiàn)象還需要進(jìn)一步努力.

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作者簡(jiǎn)介：

許成伍（1984），籍貫：甘肅省蘭州市，民族：漢，職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。